网络优化大作业

网络优化大作业

题目：网络优化分析

院（部）：计算机学院

专业：网络工程

班级：网络121

姓名：马董

学号：201*******

完成日期：2015年6月

1网络性能的概念

1.1 网络性能的定义

网络性能是指，在网络传输过程中用来测量网络服务质量与性能的几个可作为参考计算的指标如图1.1所示

图1.1 网络性能指标描述

1.2 网络性能

网络性能指标主要有以下八个主要内容:

1.2.1 性能一：带宽 bandwidth

常用的带宽单位是

千比每秒,即 kb/s (103 b/s)

兆比每秒,即 Mb/s(106 b/s)

吉比每秒,即 Gb/s(109 b/s)

太比每秒,即 Tb/s(1012 b/s)

1.2.2 性能二：速率

计算机发送出的信号都是数字形式的。比特（bit）是计算机中的数据量的单位，也是信息论中使用的信息量单位。英文字bit来源binary digit（一个二进制数字），因此一个比特就是二进制数字中的一个1或0。网络技术中的速率指的是链接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称为数据率（data rate）或者比特率（bit rate）。速率的单位是b/s（比特每秒）或者bit/s，也可以写为bps，即bit per second。当数据率较高时，可以使用kb/s（k=10^3=千)、Mb/s（M=10^6=兆）、Gb/s （G=10^9=吉）或者Tb/s（T=10^12=太）。现在一般常用更简单并不是很严格的记法来描述网络的速率，如100M以太网，而省略了b/s，意思为数据率为100Mb/s的以太网。这里的数据率通常指额定速率。

1.2.3 性能三：时延

时延指数据（一个报文或者分组）从网络（或链路）的一端传送到另一端所需的时间。时延是一个非常重要的性能指标，也可以称为延迟或者迟延。

网络中的时延由以下几部分组成：

（1）发送时延是主机或路由器发送数据帧所需要的时间，也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需时间。发送时延也可以称为传输时延。发送的时延=数据帧长度（b）/发送速率（b/s）。对于一定的网络，发送时延并非固定不变，而是与发送的帧长成正比，与发送数率成反比。

（2）传播时延是电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。

传播时延=信道长度（m）/电磁波在信道上的传播数率（m/s）

电磁波在自由空间的传播速率是光速，即3.0×10^5 km/s。电磁波在网络传输媒体中的传播速率比在自由空间低一些，在铜线电缆中的传播速率约为2.3×10^5 km/s，在光纤中的传播速率约为2.0×10^5 km/s。

（3）处理时延：主机或路由器在收到分组时需要花费一定的时间处理，分析分组首部、从分组中提取数据部分、进行差错检验、查到适当路由等，这就产生了处理时延。

（4）排队时延：分组在经过网络传输时，要经过许多的路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。在路由器确定了转发接口后，还要在输出队列中排队等待转发。这就产生了排队延时。排队延时通常取决于网络当时的通信量。这样数据在网络中尽力的总延时就是

总延时 = 发送延时 + 传播延时 + 处理延时 + 排队延时

对于高速网络链路，提高的仅仅是数据的发送数率而不是比特在链路上的传播速率。荷载信息的电磁波在通信线路上的传播速率与数据的发送速率并无关系。提高的数据的发送速率只是减小了数据的发送时延。

1.2.4性能四：利用率

能描述出设备在使用时所能发挥的最大能力。

通常考虑两种类型的利用率。

1.CPU利用率

在处理网络发出的请求和做出响应时处理器的繁忙程度。

2.链路利用率

链路总带宽的有效使用百分比。

1.2.5 性能五：网络带宽、容量和吞吐量

1.网络带宽

通过通信线路或通过网络的最高频率与最低频率之差。

2.容量

通信信道或通信线路的最大数据传输能力，用于描述通信或连接的能力。

3.吞吐量

在网络用户之间有效地传输数据的能力。

1.2.6 性能六：可用性、可靠性和可恢复性

1.可用性

可用性是指网络或网络设备可用于执行预期任务的时间的总量。

2.可靠性

可靠性是网络设备或计算机持续执行预定功能的可能性。

3.可恢复性

可恢复性是指网络从故障中恢复的难易程度和时间。

1.2.7性能七：效率与费用

1.效率是指网络如何更有效地使用所提供的带宽。

2.网络费用是指与传输的用户数据相关的协议信息的数量。

1.2.8 性能八：冗余度、适应性、可伸缩性

1．冗余度

冗余是指为避免停机而为网络增加双重通道和设备。冗余度是另一个在网络设备和系统设计与实施中需要考虑的因素，是指在局域网或广域网中提供备用的路径来传输信息。

2．适应性

适应性是指在用户改变应用要求时网络的应变能力。

3．可伸缩性

可伸缩性是指网络技术或设备随着用户需求的增长而扩充的能力。

1.3 影响网络性能的因素

1.3.1 因素一信道带宽

模拟信道的带宽W=f1-f2，f1是信道能够通过的最高频率,f2是信道能够通过的最低频率，俩者都是信道的物理特性决定的，当组成信道的电路制成了，信道的带宽就决定了，为了是信号在传输中的失真更小一些，新到需要足够的带宽。

数字信道是一种离散信道，他只能传取离散值得数字信号，信道的带宽决定了信道中能不失真的传输脉冲序列的最高速率。

1.3.2因素二传输介质

计算机网络中可以使用各种传输介质来组成物理信道，传输介质的不同因而使用的网络技术也不同，应用的场合也不同，应用的不同传输介质所得到的效率也是不同的，有几种类型的传输介质：

双绞线由约1mm的互相绝缘的一对铜导线扭结在一起组成，对称均匀的绞扭可以减少线对之间的电磁干扰。这种双绞线大量的使用于传统的电话系统中，适应于短距离传输。

同轴电缆的芯线为铜质导线，，外包一层绝缘材料，在外面是细铜丝组成的网状外导体，最外面加一层绝缘塑料保护层，在局域网中有俩中同轴电缆，一种是特性阻抗为50欧的基带同轴电缆，发送数字信号。另一种是75欧的CATV电缆传输模拟信号。

光缆由传送光波的玻璃纤维制成，外包一层比玻璃折射率低的材料，进入光纤的光波在俩种材料的界面上形成全反射，从而不断地向前传播。传输速率最快！

无线信道：包括微波、红外线和短波信道，适用于无线通信，通信质量一般。